第6讲 细胞的物质输入和输出
[课标内容] 1.阐明质膜具有选择透过性。2.举例说明哪些物质顺浓度梯度进出细胞,不需要额外提供能量;哪些物质逆浓度梯度进出细胞,需要能量和载体蛋白。3.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。4.实验:通过模拟实验探究膜的透性。5.实验:探究植物细胞的吸水和失水。
微考点大突破
考点一 水进出细胞的原理
1.渗透作用
提醒 ①渗透平衡的实质:渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态,既不可看作没有水分子移动,也不可看作两侧溶液浓度相等。
②浓度的实质:渗透系统中的溶液浓度指物质的量浓度,而非质量浓度。
2.动物细胞的吸水和失水
(1)
(2)现象。
3.探究植物细胞的吸水和失水
(1)实验原理。
(2)实验步骤。
提醒 本实验中存在两组对照实验,实验组和对照组在同一装片中先后进行,属于自身对照。
(3)从内因和外因判断细胞能否发生质壁分离和复原。
(1)当外界溶液浓度低时,哺乳动物成熟红细胞一定会吸水涨破。(必修1 P63“思考·讨论”)()
(2)植物细胞内的液体环境主要指的是细胞质基质中的细胞液。(源自必修1 P63)()
(3)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。(源自必修1 P63)()
如图表示正在进行质壁分离的紫色洋葱细胞,请回答下列问题:
(1)实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗 为什么
答:____________________________________________。
(2)b的大小和颜色如何发生变化
答:______________________。
(3)c处的液体是什么
答:______________________。
能力一 渗透作用的原理及应用(考查科学思维)
1.(2025·常州模拟)如图所示实验装置,玻璃槽中是蒸馏水,半透膜只允许水和单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装入蔗糖溶液,一定时间后再加入蔗糖酶。最可能的实验现象是( )
A.漏斗中液面开始时先上升,加入蔗糖酶后,再上升后又下降
B.在玻璃槽中会检测出蔗糖和蔗糖酶
C.漏斗中液面开始时先下降,加入蔗糖酶后一直上升
D.在玻璃槽中会检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶
2.(2023·重庆卷,T7)某兴趣小组利用图示装置和表中试剂探究了透析袋的透性。当a为①、b为⑤,袋内溶液逐渐变为蓝色;当a为②、b为③,水浴(55 ℃)后透析袋内、外均不出现砖红色。下列叙述正确的是( )
编号 试剂
① 质量分数为3%的可溶性淀粉溶液
② 质量分数为5%的葡萄糖溶液
③ 斐林试剂
④ 淀粉酶溶液
⑤ 碘溶液(棕红色)
A.若a为①+②、b为③,水浴后透析袋外最终会出现砖红色
B.若a为①+②、b为⑤,透析袋外的溶液最终会出现蓝色
C.若a为①+④、b为⑤,透析袋内的溶液最终会出现棕红色
D.若a为①+④、b为③,水浴后透析袋内最终会出现砖红色
能力二 植物细胞的吸水与失水(考查科学思维)
3.(2024·山东卷,T4)仙人掌的茎由内部薄壁细胞和进行光合作用的外层细胞等组成,内部薄壁细胞的细胞壁伸缩性更大。水分充足时,内部薄壁细胞和外层细胞的渗透压保持相等;干旱环境下,内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快。下列说法错误的是( )
A.细胞失水过程中,细胞液浓度增大
B.干旱环境下,外层细胞的细胞液浓度比内部薄壁细胞的低
C.失水比例相同的情况下,外层细胞更易发生质壁分离
D.干旱环境下内部薄壁细胞合成多糖的速率更快,有利于外层细胞的光合作用
4.(2023·全国甲卷,T4)探究植物细胞的吸水和失水实验是高中学生常做的实验。某同学用紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验,探究蔗糖溶液、清水处理外表皮后,外表皮细胞原生质体和液泡的体积及细胞液浓度的变化。如图中所提到的原生质体是指植物细胞不包括细胞壁的部分。下列示意图中能够正确表示实验结果的是( )
A B
C D
植物细胞质壁分离与复原过程中有关问题的判定
(1)细胞吸水能力变化的判定。
细胞吸水能力的增大或减小与外界溶液浓度没有直接关系,而与自身细胞液浓度变化有直接关系。细胞失水后细胞液浓度增大,细胞吸水能力增强;细胞吸水后细胞液浓度减小,细胞吸水能力减弱。
(2)细胞吸收溶质分子或离子的时间和方式判定。
若细胞能吸收某种溶质分子或离子,则从其置于外界溶液后就开始吸收了,而不是到达平衡状态时才开始;细胞吸收溶质分子或离子的方式可能不同,如甘油、尿素等物质以自由扩散的方式被吸收,K+、N等一般以主动运输的方式被吸收。
考点二 物质出入细胞的方式
1.被动运输
2.通道蛋白与载体蛋白的异同
提醒 载体与受体的区别
载体是协助物质运输的蛋白质,如血红蛋白是运输氧的载体,细胞膜上有运输葡萄糖、Na+、K+等的转运蛋白;受体是接收信号分子的蛋白质,如神经递质受体、激素分子受体,其主要作用是实现细胞间信息交流。
3.主动运输
4.胞吞和胞吐
物质出入 细胞的方式 胞吞 胞吐
图例
运输方向 胞外→胞内 胞内→胞外
特点 物质通过囊泡转移,__________转运蛋白,但__________能量
举例 吞噬细胞吞噬抗原 分泌蛋白、神经递质等的分泌
影响因素 与细胞代谢有关的因素等
提醒 ①生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的,如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。
②无机盐离子的运输方式不一定是主动运输,如兴奋产生和恢复过程中的Na+内流和K+外流的方式均为协助扩散。
③胞吞过程需要某些特定的膜蛋白的作用,但是不需要转运蛋白的作用。
(1)自由扩散只能顺浓度梯度,而协助扩散既可以顺浓度梯度也可以逆浓度梯度。(源自必修1 P66)()
(2)主动运输使膜内外物质浓度趋于一致,维持了细胞的正常代谢。(源自必修1 P70)()
(3)痢疾内变形虫通过胞吐和胞吞作用损伤肠壁并引发阿米巴痢疾。(必修1 P72“与社会的联系”)()
(4)人红细胞吸收胆固醇与吸收葡萄糖的相同点是均需要载体蛋白的协助。(必修1 P72“概念检测”2)()
(5)果脯在腌制过程中细胞通过主动运输吸收蔗糖分子。(必修1 P72“概念检测”2)()
小肠上皮细胞面向肠腔的一侧形成很多微绒毛,对吸收来自肠腔的营养物质有重要意义。新生儿小肠上皮细胞能直接吸收母乳中的免疫球蛋白到血液中。人体进食后,小肠微绒毛外侧葡萄糖由于二糖的水解而局部浓度高于细胞内,这部分葡萄糖能通过GLUT2转运;大部分葡萄糖通过SGLT1转运,过程如图所示。
(1)新生儿小肠上皮细胞直接吸收母乳中的免疫球蛋白是什么运输方式 需要膜蛋白发挥作用吗 需要消耗能量吗
答:____________________________________________。
(2)葡萄糖通过SGLT1从肠腔进入小肠上皮细胞是什么运输方式 判断的依据是什么 葡萄糖通过GLUT2是什么运输方式 依据是什么
答:____________________________________________。
(3)Na+从小肠上皮细胞运输到肠腔时,所需Na+转运蛋白的空间构象是否发生改变 并说明理由。
答:____________________________________________。
能力 物质出入细胞方式的判断(考查科学思维)
1.(2023·全国甲卷,T1)物质输入和输出细胞都需要经过细胞膜。下列有关人体内物质跨膜运输的叙述,正确的是( )
A.乙醇是有机物,不能通过自由扩散方式跨膜进入细胞
B.血浆中的K+进入红细胞时需要载体蛋白并消耗ATP
C.抗体在浆细胞内合成时消耗能量,其分泌过程不耗能
D.葡萄糖可通过主动运输但不能通过协助扩散进入细胞
(必修1 P72“正文”)除了一些不带电荷的小分子可以自由扩散的方式进出细胞外,离子和较小的有机分子(如葡萄糖和氨基酸等)的跨膜运输必须借助于__________,这又一次体现了________________。一种转运蛋白往往只适合转运特定的物质,因此,细胞膜上转运蛋白的种类和数量,或转运蛋白__________的变化,对许多物质的跨膜运输起着决定性的作用,这也是细胞膜具有______________的结构基础。
2.(2021·河北卷,T4)人体成熟红细胞能够运输O2和CO2,其部分结构和功能如图,①~⑤表示相关过程。下列叙述错误的是( )
A.血液流经肌肉组织时,气体A和B分别是CO2和O2
B.①和②是自由扩散,④和⑤是协助扩散
C.成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP,为③提供能量
D.成熟红细胞表面的糖蛋白处于不断流动和更新中
物质运输中应注意的特殊情况
(1)同一种物质进出不同细胞时,运输方式可能不同,如红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散,而小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式则是主动运输。同一种物质进出同一细胞时,运输方式也可能不同,如神经细胞膜上运入K+的方式为主动运输,运出K+的方式为协助扩散,运入K+的载体蛋白和运出K+的通道蛋白都具有特异性。
(2)Na+、K+等无机盐离子一般以主动运输的方式进出细胞,但也可通过协助扩散进出细胞,如神经细胞维持静息电位时的K+外流和形成动作电位时的Na+内流。
(3)胞吐不是只能运输大分子物质,也可以运输小分子物质,如神经递质。
(4)自由扩散、协助扩散、主动运输主要体现了生物膜的选择透过性;胞吞、胞吐体现了生物膜的流动性。
3.(2025·河北模拟)龙胆花处于低温(16 ℃)下30 min内发生闭合,而转移至正常生长温度(22 ℃),光照条件下30 min内重新开放。花冠近轴表皮细胞的膨压(原生质体对细胞壁的压力)增大能促进龙胆花的开放,水通道蛋白在该过程中发挥了重要作用。其相关机理如图所示。实验发现,龙胆花由低温转移至正常生长温度,给予光照的同时向培养液中添加适量的钙螯合剂(可与Ca2+结合形成稳定的络合物),龙胆花重新开放受到抑制。下列分析不正确的是( )
A.水分子进出龙胆花花冠近轴表皮细胞的运输方式除图中所示方式外还有自由扩散
B.据图可知,被激活的GsCPK16能促使水通道蛋白磷酸化,该过程会改变水通道蛋白的构象,使水通道蛋白运输水的能力减弱
C.水通道蛋白运输水能力的改变,体现了细胞膜控制物质进出细胞的功能
D.据图推测,光刺激可加速龙胆花重新开放的机理是光刺激利于细胞吸收Ca2+,激活GsCPK16,促使水通道蛋白磷酸化,花冠近轴表皮细胞吸水增多,膨压增大
考点三 影响物质跨膜运输速率的因素
1.影响物质跨膜运输速率的因素
(1)物质浓度(在一定范围内)。
协助扩散或主动运输
(2)氧气浓度。
自由扩散或协助扩散 主动运输
提醒 转运蛋白数量影响协助扩散和主动运输,自由扩散不受转运蛋白数量的影响。
(3)温度(影响所有运输方式)。
2.利用各运输方式的特点设计实验,探究物质出入细胞的方式
(1)探究是主动运输还是被动运输。
(2)探究是自由扩散还是协助扩散。
(1)一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。(源自必修1 P69)()
(2)红细胞摄入葡萄糖与细胞质中各种溶质分子的浓度都有关。(源自必修1 P69)()
(3)胞吞、胞吐依赖于细胞膜的流动性,主动运输、协助扩散与细胞膜的流动性无关。(源自必修1 P72)()
[2021·全国甲卷,T29(3)]细胞外的K+可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。在有呼吸抑制剂的条件下,根细胞对K+的吸收速率降低,原因是____________________________________________。
能力一 物质跨膜运输的影响因素(考查科学思维)
1.(2021·江苏卷,T3)细胞可运用不同的方式跨膜转运物质,下列相关叙述错误的是( )
A.物质自由扩散进出细胞的速度既与浓度梯度有关,也与分子大小有关
B.小肠上皮细胞摄入和运出葡萄糖与细胞质中各种溶质分子的浓度有关
C.神经细胞膜上运入K+的载体蛋白和运出K+的通道蛋白都具有特异性
D.肾小管上皮细胞通过主动运输方式重吸收氨基酸
2.(2022·全国乙卷,T29)农业生产中,农作物生长所需的氮素可以N的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收N的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题:
(1)由图可判断N进入根细胞的运输方式是主动运输,判断的依据是__________________________________________________________________。
(2)O2浓度大于a时作物乙吸收N速率不再增加,推测其原因是____________________________________________。
(3)作物甲和作物乙各自在N最大吸收速率时,作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙,判断的依据是________________________________________。
(4)据图可知,在农业生产中,为促进农作物根对N的吸收利用,可以采取的措施是____________________________________________(答出1点即可)。
能力二 物质跨膜运输的有关实验分析(考查科学探究)
3.(2023·湖南卷,T14改编)盐碱化是农业生产的主要障碍之一。植物可通过质膜H+泵把Na+排出细胞,也可通过液泡膜H+泵和液泡膜NHX载体把Na+转入液泡内,以维持细胞质基质Na+稳态。如图是NaCl处理模拟盐胁迫,钒酸钠(质膜H+泵的专一抑制剂)和甘氨酸甜菜碱(GB)影响玉米Na+的转运和相关载体活性的结果。下列叙述不正确的是( )
A.溶质的跨膜转运都会引起细胞膜两侧渗透压的变化
B.GB可能通过调控质膜H+泵活性增强Na+外排,从而减少细胞内Na+的积累
C.GB引起盐胁迫下液泡中Na+浓度的显著变化,与液泡膜H+泵活性无关
D.盐胁迫下细胞质基质Na+排出细胞或转入液泡都能增强植物的耐盐性
4.(2025·重庆检测)科学家在研究Na+通过细胞膜(只考虑Na+由细胞内通过细胞膜到细胞外的情况)的运输方式时做了如下实验:向枪乌贼的神经细胞内注入微量的24Na+,在不同的条件下,分别检测神经细胞周围溶液中的24Na+。实验方法和现象如表所示。
组别 实验方法 观察到的现象
1 向枪乌贼的神经细胞内注入微量的24Na+ — — 神经细胞周围溶液中出现24Na+
2 向枪乌贼的神经细胞内注入微量的24Na+ 加入甲 药物 — 神经细胞周围溶液中没有出现24Na+
3 向枪乌贼的神经细胞内注入微量的24Na+ 加入甲 药物 加入 ATP 神经细胞周围溶液中出现24Na+
4 向枪乌贼的神经细胞内注入微量的24Na+ 加入乙 药物 加入 ATP 神经细胞周围溶液中没有出现24Na+
(1)由实验1中观察到的现象可知,神经细胞周围溶液中的24Na+来源于______________。
(2)由实验2、3及其现象可知,24Na+穿过神经细胞的细胞膜需要消耗__________,据此可判断24Na+通过神经细胞细胞膜的运输方式是__________。
(3)实验4中加入乙药物后,除表中现象外,细胞的其他生命活动没有受到影响,乙药物最可能是抑制了__________的作用。
微真题重体悟
1.(2024·浙江1月选考,T3)婴儿的肠道上皮细胞可以吸收母乳中的免疫球蛋白,此过程不涉及( )
A.消耗ATP B.受体蛋白识别
C.载体蛋白协助 D.细胞膜流动性
2.(2024·甘肃卷,T2)维持细胞的Na+平衡是植物的耐盐机制之一。盐胁迫下,植物细胞膜(或液泡膜)上的H+ ATP酶(质子泵)和Na+ H+逆向转运蛋白可将Na+从细胞质基质中转运到细胞外(或液泡中),以维持细胞质基质中的低Na+水平(如图)。下列叙述错误的是( )
A.细胞膜上的H+ ATP酶磷酸化时伴随着空间构象的改变
B.细胞膜两侧的H+浓度梯度可以驱动Na+转运到细胞外
C.H+ ATP酶抑制剂会干扰H+的转运,但不影响Na+转运
D.盐胁迫下Na+ H+逆向转运蛋白的基因表达水平可能提高
3.(2022·辽宁卷,T9)水通道蛋白(AQP)是一类细胞膜通道蛋白。检测人唾液腺正常组织和水肿组织中3种AQP基因mRNA含量,发现AQP1和AQP3基因mRNA含量无变化,而水肿组织AQP5基因mRNA含量是正常组织的2.5倍。下列叙述正确的是( )
A.人唾液腺正常组织细胞中AQP蛋白的氨基酸序列相同
B.AQP蛋白与水分子可逆结合,转运水进出细胞不需要消耗ATP
C.检测结果表明,只有AQP5蛋白参与人唾液腺水肿的形成
D.正常组织与水肿组织的水转运速率不同,与AQP蛋白的数量有关
4.(2020·江苏卷,T5)如图①~⑤表示物质进、出小肠上皮细胞的几种方式,下列叙述正确的是( )
A.葡萄糖进、出小肠上皮细胞方式不同
B.Na+主要以方式③运出小肠上皮细胞
C.多肽以方式⑤进入细胞,以方式②离开细胞
D.口服维生素D通过方式⑤被吸收
5.(2022·北京卷,T16)芽殖酵母属于单细胞真核生物。为寻找调控蛋白分泌的相关基因,科学家以酸性磷酸酶(P酶)为指标,筛选酵母蛋白分泌突变株并进行了研究。
(1)酵母细胞中合成的分泌蛋白一般通过__________作用分泌到细胞膜外。
(2)用化学诱变剂处理,在酵母中筛选出蛋白分泌异常的突变株(sec1)。无磷酸盐培养液可促进酵母P酶的分泌,分泌到胞外的P酶活性可反映P酶的量。将酵母置于无磷酸盐培养液中,对sec1和野生型的胞外P酶检测结果如图。
据图可知,24 ℃时sec1和野生型胞外P酶随时间而增加。转入37 ℃后,sec1胞外P酶呈现__________的趋势,表现出分泌缺陷表型,表明sec1是一种温度敏感型突变株。
(3)37 ℃培养1 h后电镜观察发现,与野生型相比,sec1中由高尔基体形成的分泌泡在细胞质中大量积累。由此推测野生型sec1基因的功能是促进__________的融合。
(4)由37 ℃转回24 ℃并加入蛋白合成抑制剂后,sec1胞外P酶重新增加。对该实验现象的合理解释是________________________________________。
(5)现已得到许多温度敏感型的蛋白分泌突变株。若要进一步确定某突变株的突变基因在37 ℃条件下影响蛋白分泌的哪一阶段,可作为鉴定指标的是突变体__________(填选项字母)。
A.蛋白分泌受阻,在细胞内积累
B.与蛋白分泌相关的胞内结构的形态、数量发生改变
C.细胞分裂停止,逐渐死亡
把握高考微点,实现素能提升完成P375课时微练(六)完成P378高频考点强化练3
争分提升课(一) 物质跨膜运输新题型
1.通道蛋白模型
钾离子通道模式图 水通道蛋白的结构模式图
提醒 ①水分子进出细胞时,既可以直接穿过磷脂双分子层,也可以穿过水通道蛋白,因此渗透作用的实质是水的自由扩散和协助扩散的叠加,以协助扩散为主。
②离子通道是由蛋白质复合物构成的,一种离子通道只容许一种离子通过,并且只有在特定刺激发生时才瞬间开放。
2.主动运输的三种类型
3.协同转运
(1)协同转运的原理和类型。
协同转运是一种间接消耗能量的主动运输,可使一种物质逆浓度梯度的转运与另一种物质顺浓度梯度的转运耦联起来,其物质逆浓度梯度运输所需要的能量来自膜两侧离子的电化学势能。
类型 同向 转运 转运蛋白运输物质的方向相同 例如:小肠上皮细胞吸收葡萄糖或氨基酸等有机物时,伴随Na+内流,葡萄糖或氨基酸的吸收由Na+浓度梯度驱动
反向 转运 转运蛋白运输物质的方向相反 例如:细胞膜上Na+ H+协同转运蛋白输出H+的同时伴随Na+输入细胞,H+的输出由Na+浓度梯度驱动
抑制钠钾泵或质子泵的作用(如使用抑制剂或药物阻断),会使离子的浓度梯度不易建立,间接影响依靠协同转运的物质的运输
(2)Na+ K+泵。
1.(2022·山东卷,T3)N和N是植物利用的主要无机氮源,N的吸收由根细胞膜两侧的电位差驱动,N的吸收由H+浓度梯度驱动,相关转运机制如图。铵肥施用过多时,细胞内N的浓度增加和细胞外酸化等因素引起植物生长受到严重抑制的现象称为铵毒。下列说法正确的是( )
A.N通过AMTs进入细胞消耗的能量直接来自ATP
B.N通过SLAH3转运到细胞外的方式属于被动运输
C.铵毒发生后,增加细胞外的N会加重铵毒
D.载体蛋白NRT1.1转运N和H+的速度与二者在膜外的浓度呈正相关
2.(2023·浙江6月选考,T13)植物组织培养过程中,培养基中常添加蔗糖,植物细胞利用蔗糖的方式如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.转运蔗糖时,共转运体的构型不发生变化
B.使用ATP合成抑制剂,会使蔗糖运输速率下降
C.植物组培过程中蔗糖是植物细胞吸收的唯一碳源
D.培养基的pH高于细胞内,有利于蔗糖的吸收
3.(2020·山东卷,T8)碘是甲状腺激素合成的重要原料。甲状腺滤泡上皮细胞膜上的钠—钾泵可维持细胞内外的Na+浓度梯度,钠—碘同向转运体借助Na+的浓度梯度将碘转运进甲状腺滤泡上皮细胞,碘被甲状腺过氧化物酶活化后,进入滤泡腔参与甲状腺激素的合成。下列说法正确的是( )
A.长期缺碘可导致机体的促甲状腺激素分泌减少
B.用钠—钾泵抑制剂处理甲状腺滤泡上皮细胞,会使其摄碘能力减弱
C.抑制甲状腺过氧化物酶的活性,可使甲状腺激素合成增加
D.使用促甲状腺激素受体阻断剂可导致甲状腺激素分泌增加
4.(2025·淮安模拟)如图为跨膜运输的3种类型,下列叙述正确的是( )
A.由图可知,甲侧是膜内,乙侧是膜外
B.类型2中转运蛋白所利用的能量是其中一种被运输物质的电化学梯度
C.图中所示的生物膜可能是动物的线粒体内膜
D.图中类型1和3消耗能量,所以是主动运输,类型2不消耗能量,所以是被动运输
第6讲 细胞的物质输入和输出
微考点·大突破
考点一
教材解读
1.有一层半透膜 半透膜两侧溶液存在浓度差 低 高 大于
2.(2)吸水膨胀 失水皱缩 形态不变
3.(1)大 半透膜 (2)紫色 细胞壁 逐渐变小 加深 逐渐变大 (3)大液泡
教材基础辨析
(1)× (2)× (3)×
教材素材拓展
提示 (1)不一定。紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中含有色素,使液泡呈现紫色,便于观察,而其他满足条件的细胞也可作为实验材料
(2)b逐渐变小,颜色逐渐加深
(3)由于细胞壁具有全透性,所以发生质壁分离时,在细胞壁和细胞膜之间(c处)充满的是外界溶液
能力提升
1.A 解析 半透膜只允许水和单糖透过,蔗糖属于二糖,不能透过半透膜,因此漏斗内装入蔗糖溶液后,水分子的运动整体上表现为进入漏斗,漏斗内液面上升;一定时间后再加入蔗糖酶,蔗糖酶能催化蔗糖水解为葡萄糖和果糖,导致漏斗内溶液物质的量浓度增大,半透膜两侧溶液浓度差增大,故漏斗内液面再上升;之后由于葡萄糖和果糖是单糖,能透过半透膜从漏斗到玻璃槽中,因此半透膜两侧溶液的浓度差减小,漏斗内液面下降,故加入蔗糖酶后漏斗内液面先上升后下降,A项正确、C项错误。半透膜不允许蔗糖和蔗糖酶透过,则在玻璃槽中不会出现蔗糖和蔗糖酶,B、D两项错误。
2.C 解析 若a为①+②、b为③,由于葡萄糖和斐林试剂均不能通过透析袋,水浴后透析袋外最终不会出现砖红色,A项错误;若a为①+②、b为⑤,由于淀粉不能通过透析袋,而碘液可进入透析袋内,故透析袋外的溶液不会出现蓝色,B项错误;若a为①+④、b为⑤,淀粉酶会水解淀粉形成麦芽糖(二糖),由于葡萄糖(单糖)不能通过透析袋,故麦芽糖也不能通过透析袋,同时由于碘液可进入透析袋内,故透析袋内的溶液最终会出现棕红色,C项正确;若a为①+④、b为③,由于斐林试剂不能进入透析袋内,故透析袋内不会出现砖红色,D项错误。
3.B 解析 细胞失水过程中,主要失去细胞液中的水,细胞液浓度增大,A项正确;依题意,干旱环境下,内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快,则外层细胞的细胞液单糖多,且外层细胞还能进行光合作用合成单糖,故外层细胞的细胞液浓度比内部薄壁细胞的细胞液浓度高,B项错误;依题意,内部薄壁细胞细胞壁的伸缩性比外层细胞的细胞壁伸缩性更大,失水比例相同的情况下,外层细胞更易发生质壁分离,C项正确;依题意,干旱环境下,内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快,有利于外层细胞光合作用产物向内部薄壁细胞转移,可促进外层细胞的光合作用,D项正确。
4.C 解析 用30%蔗糖溶液处理之后,细胞失水,原生质体和液泡的体积都会减小,细胞液浓度上升;用清水处理之后,细胞吸水,原生质体和液泡体积会增大,细胞液浓度下降,A、B两项错误。当蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度时,细胞吸水,由于有细胞壁的阻碍,原生质体和液泡的体积略微增加,细胞液浓度略微下降,当蔗糖溶液的浓度超过细胞液浓度之后,细胞就会开始失水,原生质体和液泡的体积下降,细胞液浓度上升,C项正确、D项错误。
考点二
教材解读
1.不需要 高 低 高 低 不需要 不消耗
2.协助扩散 主动运输 不改变 改变
3.载体蛋白 ①逆 ②需要 ③载体蛋白
4.不需要 消耗(需要)
教材基础辨析
(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
教材素材拓展
提示 (1)新生儿小肠上皮细胞通过胞吞直接吸收母乳中的免疫球蛋白。需要膜蛋白发挥识别功能。需消耗能量
(2)主动运输。依据是需要载体蛋白,且需要利用Na+电化学梯度势能。协助扩散。依据是顺浓度梯度运输,且需要载体蛋白
(3)是。Na+从小肠上皮细胞运输到肠腔时,逆浓度梯度运输,需要ATP水解提供能量,是主动运输,需要载体蛋白,载体蛋白在转运过程中空间构象发生改变
能力提升
1.B 解析 乙醇是小分子有机物,可以通过自由扩散方式进入细胞,A项错误;血浆中K+含量低,红细胞内K+含量高,血浆中的K+进入红细胞为逆浓度梯度运输,是主动运输,需要消耗能量并需要载体蛋白协助,B项正确;抗体的合成和分泌过程,均需要消耗能量,C项错误;葡萄糖进入小肠上皮细胞为主动运输,进入哺乳动物成熟的红细胞为协助扩散,D项错误。
回源教材 提示 转运蛋白 蛋白质是生命活动的承担者 空间结构 选择透过性
2.D 解析 血液流经肌肉组织时,进入红细胞的是CO2,运出红细胞的是O2,A项正确;题图中①②是气体的运输过程,运输方式为自由扩散,④和⑤过程均是顺浓度梯度运输且需要转运蛋白的协助,运输方式为协助扩散,B项正确;成熟的红细胞中没有线粒体,只能进行无氧呼吸,产生的ATP可为③主动运输提供能量,C项正确;成熟的红细胞内既没有细胞核也没有核糖体等细胞器,不能合成蛋白质,因此成熟红细胞表面的糖蛋白不能更新,D项错误。
3.B 解析 由题图可知,水分子进出龙胆花花冠近轴表皮细胞的方式是通过水通道蛋白进行的,属于协助扩散,水分子还可通过自由扩散的方式进出细胞,A项正确;磷酸化会造成蛋白质空间构象发生改变,故被激活的GsCPK16使水通道蛋白磷酸化会引起水通道蛋白构象的改变,水通道蛋白运输水的能力增强,B项错误;水通道蛋白磷酸化后,运输水能力的改变,体现了细胞膜控制物质进出细胞的功能,C项正确;光照促进Ca2+运输至细胞内,激活蛋白激酶GsCPK16,使水通道蛋白磷酸化,运输水的能力增强,花冠近轴表皮细胞吸水增多,膨压增大,加速龙胆花重新开放,D项正确。
考点三
教材解读
1.(1)自由扩散 转运蛋白 (2)无氧呼吸
2.(1)主动运输 被动运输 (2)协助扩散 自由扩散
教材基础辨析
(1)√ (2)× (3)×
教材素材拓展
提示 根细胞吸收K+的方式为主动运输,需要消耗能量,呼吸抑制剂使细胞呼吸产生的能量减少
能力提升
1.B 解析 自由扩散的动力是浓度差,物质自由扩散进出细胞的速度既与浓度梯度有关,也与分子大小有关,A项正确;小肠上皮细胞摄入和运出葡萄糖与细胞质中葡萄糖分子的浓度有关,与细胞质中其他溶质分子的浓度无关,B项错误;膜转运蛋白包括载体蛋白和通道蛋白,二者都具有特异性,载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过,通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过,C项正确;肾小管上皮细胞重吸收氨基酸的方式是主动运输,D项正确。
2.答案 (1)主动运输需要呼吸作用提供能量,氧是有氧呼吸的必需条件,氧气浓度小于a点时,根细胞对N的吸收速率与氧气浓度呈正相关 (2)主动运输需要载体蛋白,此时载体蛋白达到饱和 (3)甲的N最大吸收速率大于乙,甲需要能量多,消耗氧气多 (4)定期松土
解析 (1)由题图可知,在一定的范围内随着O2浓度的增加,作物吸收N的速率也在增加,说明N的吸收需要能量,所以运输方式是主动运输。(2)O2浓度大于a时,作物乙吸收N的速率不再增加,此时的限制因素不是能量,而是载体蛋白。(3)作物甲的N最大吸收速率大于作物乙,说明甲需要的能量多,消耗氧气多,所以作物甲细胞的呼吸速率大。(4)在农业生产中,为促进农作物根对N的吸收利用,可以定期对作物松土,增加土壤中的含氧量。
3.A 解析 溶质的跨膜转运不一定都会引起细胞膜两侧的渗透压变化,如正常细胞为维持渗透压一直在进行的跨膜转运,再如单细胞生物在跨膜转运时,细胞外侧渗透压几乎很难改变,A项错误;对比分析上两个题图可知,NaCl胁迫时,加GB使Na+外排显著增加,钒酸钠处理抑制了质膜H+泵后,NaCl胁迫时,加GB使Na+外排略微增加,说明GB可能通过调控质膜H+泵活性来增强Na+外排,从而减少细胞内Na+的积累,B项正确;对比分析下两个题图可知,NaCl胁迫时,加GB使液泡膜NHX载体活性明显增强,而液泡膜H+泵活性几乎无变化,所以GB引起盐胁迫下液泡中Na+浓度的显著变化,与液泡膜NHX载体活性有关,而与液泡膜H+泵活性无关,C项正确;由题意可知,植物通过质膜H+泵把Na+排出细胞,也可通过液泡膜NHX载体和液泡膜H+泵把Na+转入液泡内,以维持细胞质基质Na+稳态,增强植物的耐盐性,D项正确。
4.答案 (1)神经细胞 (2)能量 主动运输 (3)载体蛋白
解析 (1)由实验1中观察到的现象可知,神经细胞周围溶液中的24Na+来源于神经细胞。(2)由实验2、3及其现象可知,实验2、3的自变量是是否加入ATP,说明24Na+穿过神经细胞细胞膜需要消耗能量,运输方式是主动运输。(3)实验4中加入乙药物后,除题表中现象外,细胞的其他生命活动没有受到影响,说明乙药物不影响细胞呼吸,乙药物最可能是抑制了载体蛋白的作用。
微真题·重体悟
1.C 解析 免疫球蛋白化学本质是蛋白质,是有机大分子物质,吸收方式为胞吞,需要消耗ATP,胞吞体现了细胞膜具有一定的流动性的结构特点,A、D两项不符合题意;免疫球蛋白是有机大分子物质,细胞吸收该物质,需要受体蛋白的识别,不需要载体蛋白的协助,B项不符合题意,C项符合题意。
2.C 解析 细胞膜上的H+ ATP酶磷酸化时伴随着空间构象的改变,A项正确;由题图可知,H+进入细胞是顺浓度梯度进行的协助扩散,该过程产生的势能可以驱动Na+逆浓度梯度转运到细胞外,B项正确;H+ ATP酶抑制剂干扰H+的转运,进而影响膜两侧H+浓度,对Na+的运输同样起到抑制作用,C项错误;耐盐植株的Na+ H+逆向转运蛋白比普通植株多,以适应高盐环境,因此盐胁迫下Na+ H+逆向转运蛋白的基因表达水平可能提高,D项正确。
3.D 解析 AQP基因有3种,AQP蛋白应该也有3种,因此人唾液腺正常组织细胞中AQP蛋白的氨基酸序列不相同,A项错误;AQP蛋白是一类细胞膜通道蛋白,运输物质时不需要与水分子结合,B项错误;由题干信息可知,AQP1和AQP3基因mRNA含量无变化,而水肿组织AQP5基因mRNA含量是正常组织的2.5倍,可知AQP5基因mRNA含量在水肿组织和正常组织有差异,但不能说明只有AQP5蛋白参与人唾液腺水肿的形成,C项错误;AQP基因mRNA含量在水肿组织和正常组织有差异,故形成的AQP蛋白的数量有差异,导致正常组织与水肿组织的水转运速率不同,D项正确。
4.A 解析 由题图可知,葡萄糖进入小肠上皮细胞时逆浓度梯度运输,该运输方式属于主动运输,葡萄糖运出小肠上皮细胞时顺浓度梯度运输且需要载体,该运输方式为协助扩散,A项正确;据题图可知,Na+主要以方式②(主动运输)运出小肠上皮细胞,B项错误;多肽以方式⑤(胞吞)进入细胞,以胞吐方式离开细胞,C项错误;维生素D为固醇类物质,口服维生素D通过方式④(自由扩散)被吸收,D项错误。
5.答案 (1)胞吐 (2)先上升后下降 (3)分泌泡与细胞膜 (4)积累在分泌泡中的P酶分泌到细胞外 (5)B
解析 (1)分泌蛋白是生物大分子,通过胞吞和胞吐进出细胞。(2)据题图可知,转入37 ℃后,sec1胞外P酶呈现先上升后下降的趋势。(3)正常情况下,由高尔基体分泌的囊泡转运至细胞膜,与细胞膜融合后将分泌蛋白分泌到细胞外,但在37 ℃培养1 h后的sec1中由高尔基体形成的分泌泡在细胞质中大量积累,不能与细胞膜融合,故推测sec1基因的功能是促进分泌泡与细胞膜的融合。(4)由37 ℃转回24 ℃并加入蛋白合成抑制剂后,即细胞内不能合成新的蛋白质,但sec1胞外P酶重新增加,最合理的解释是积累在分泌泡中的P酶分泌到细胞外。(5)若要进一步确定某突变株的突变基因在37 ℃条件下影响蛋白分泌的哪一阶段,可检测突变体中与蛋白分泌相关的胞内结构的形态、数量是否发生改变,故选B。(共91张PPT)
第6讲
第一单元 细胞的分子组成、结构及物质运输
细胞的物质输入和输出
课
标
内
容
1.阐明质膜具有选择透过性。2.举例说明哪些物质顺浓度梯度进出细胞，不需要额外提供能量；哪些物质逆浓度梯度进出细胞，需要能量和载体蛋白。3.举例说明大分子物质可以通过胞吞、胞吐进出细胞。4.实验：通过模拟实验探究膜的透性。5.实验：探究植物细胞的吸水和失水。
微考点 大突破
内容
索引
微真题 重体悟
考点一 水进出细胞的原理
考点二 物质出入细胞的方式
考点三 影响物质跨膜运输速率的因素
考点一 水进出细胞的原理
微考点/大突破
第一部分
1.渗透作用
有一层半透膜
半透膜两侧溶液存在浓度差
低
高
大于
提醒 ①渗透平衡的实质：渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度相等。
②浓度的实质：渗透系统中的溶液浓度指物质的量浓度，而非质量浓度。
2.动物细胞的吸水和失水
(1)
(2)现象。
吸水膨胀
失水皱缩
形态不变
3.探究植物细胞的吸水和失水
(1)实验原理。
大
半
透膜
(2)实验步骤。
紫色
细胞壁
逐渐变小
加深
逐渐变大
提醒 本实验中存在两组对照实验，实验组和对照组在同一装片中先后进行，属于自身对照。
(3)从内因和外因判断细胞能否发生质壁分离和复原。
大液泡
教材基础辨析
(1)当外界溶液浓度低时，哺乳动物成熟红细胞一定会吸水涨破。(必修1 P63“思考·讨论”)( )
(2)植物细胞内的液体环境主要指的是细胞质基质中的细胞液。(源自必修1 P63)( )
(3)植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。(源自必修1 P63)( )
×
×
×
教材素材拓展
如图表示正在进行质壁分离的紫色洋葱细胞，请回答下列问题：
(1)实验时一定要选择紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞吗 为什么
答：______________________________________
__________________________________________________________________________________。
不一定。紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液中含有色素，使液泡呈现紫色，便于观察,而其他满足条件的细胞也可作为实验材料
(2)b的大小和颜色如何发生变化
答：__________________________。
(3)c处的液体是什么
答：_______________________________________________________
_______________________________。
b逐渐变小，颜色逐渐加深
由于细胞壁具有全透性，所以发生质壁分离时，在细胞壁和细胞膜之间(c处)充满的是外界溶液
能力一 渗透作用的原理及应用(考查科学思维)
1.(2025·常州模拟)如图所示实验装
置，玻璃槽中是蒸馏水，半透膜只允
许水和单糖透过。倒置的长颈漏斗中
先装入蔗糖溶液，一定时间后再加入
蔗糖酶。最可能的实验现象是( )
A.漏斗中液面开始时先上升，加入蔗糖酶后，再上升后又下降
B.在玻璃槽中会检测出蔗糖和蔗糖酶
C.漏斗中液面开始时先下降，加入蔗糖酶后一直上升
D.在玻璃槽中会检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶
半透膜只允许水和单糖透过，蔗糖属于二糖，不能透过半透膜，因此漏斗内装入蔗糖溶液后，水分子的运动整体上表现为进入漏斗，漏斗内液面上升；一定时间后再加入蔗糖酶，蔗糖酶能催化
解析
蔗糖水解为葡萄糖和果糖，导致漏斗内溶液物质的量浓度增大，半透膜两侧溶液浓度差增大，故漏斗内液面再上升；之后由于葡萄糖和果糖是单糖，能透过半透膜从漏斗到玻璃槽中，因此半透膜两侧溶液的浓度差减小，漏斗内液面下降，故加入蔗糖酶后漏斗内液面先上升后下降，A项正确、C项错误。半透膜不允许蔗糖和蔗糖酶透过，则在玻璃槽中不会出现蔗糖和蔗糖酶，B、D两项错误。
解析
2.(2023·重庆卷，T7)某兴趣小组利用图示装置和表中试剂探究了透析袋的透性。当a为①、b为⑤，袋内溶液逐渐变为蓝色；当a为②、b为③，水浴(55 ℃)后透析袋内、外均不出现砖红色。下列叙述正确的是( )
编号 试剂
① 质量分数为3%的可溶性淀粉溶液
② 质量分数为5%的葡萄糖溶液
③ 斐林试剂
④ 淀粉酶溶液
⑤ 碘溶液(棕红色)
A.若a为①+②、b为③，水浴后透析袋外最终会出现砖红色
B.若a为①+②、b为⑤，透析袋外的溶液最终会出现蓝色
C.若a为①+④、b为⑤，透析袋内的溶液最终会出现棕红色
D.若a为①+④、b为③，水浴后透析袋内最终会出现砖红色
若a为①+②、b为③，由于葡萄糖和斐林试剂均不能通过透析袋，水浴后透析袋外最终不会出现砖红色，A项错误；若a为①+②、b为⑤，由于淀粉不能通过透析袋，而碘液可进入透析袋内，故透
解析
析袋外的溶液不会出现蓝色，B项错误；若a为①+④、b为⑤，淀粉酶会水解淀粉形成麦芽糖(二糖)，由于葡萄糖(单糖)不能通过透析袋，故麦芽糖也不能通过透析袋，同时由于碘液可进入透析袋内，故透析袋内的溶液最终会出现棕红色，C项正确；若a为①+④、b为③，由于斐林试剂不能进入透析袋内，故透析袋内不会出现砖红色，D项错误。
解析
能力二 植物细胞的吸水与失水(考查科学思维)
3.(2024·山东卷，T4)仙人掌的茎由内部薄壁细胞和进行光合作用的外层细胞等组成，内部薄壁细胞的细胞壁伸缩性更大。水分充足时，内部薄壁细胞和外层细胞的渗透压保持相等；干旱环境下，内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快。下列说法错误的是( )
A.细胞失水过程中，细胞液浓度增大
B.干旱环境下，外层细胞的细胞液浓度比内部薄壁细胞的低
C.失水比例相同的情况下，外层细胞更易发生质壁分离
D.干旱环境下内部薄壁细胞合成多糖的速率更快，有利于外层细胞的光合作用
细胞失水过程中，主要失去细胞液中的水，细胞液浓度增大，A项正确；依题意，干旱环境下，内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快，则外层细胞的细胞液单糖多，且外层细胞还能进行光合作用合成单糖，故外层细胞的细胞液浓度比内部薄壁细胞的细胞液浓度高，B项错误；依题意，内部薄壁细胞细胞壁的伸缩性比外层细胞的细胞壁伸缩性更大，失水比例相同的情况
解析
下，外层细胞更易发生质壁分离，C项正确；依题意，干旱环境下，内部薄壁细胞中单糖合成多糖的速率比外层细胞快，有利于外层细胞光合作用产物向内部薄壁细胞转移，可促进外层细胞的光合作用，D项正确。
解析
4.(2023·全国甲卷，T4)探究植物细胞的吸水和失水实验是高中学生常做的实验。某同学用紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料进行实验，探究蔗糖溶液、清水处理外表皮后，外表皮细胞原生质体和液泡的体积及细胞液浓度的变化。如图中所提到的原生质体是指植物细胞不包括细胞壁的部分。下列示意图中能够正确表示实验结果的是( )
用30%蔗糖溶液处理之后，细胞失水，原生质体和液泡的体积都会减小，细胞液浓度上升；用清水处理之后，细胞吸水，原生质体和液泡体积会增大，细胞液浓度下降，A、B两项错误。当蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水，由于有细胞壁的阻碍，原生质体和液泡的体积略微增加，细胞液浓度略微下降，当蔗糖溶液的浓度超过细胞液浓度之后，细胞就会开始失水，原生质体和液泡的体积下降，细胞液浓度上升，C项正确、D项错误。
解析
植物细胞质壁分离与复原过程中有关问题的判定
(1)细胞吸水能力变化的判定。
细胞吸水能力的增大或减小与外界溶液浓度没有直接关系，而与自身细胞液浓度变化有直接关系。细胞失水后细胞液浓度增大，细胞吸水能力增强；细胞吸水后细胞液浓度减小，细胞吸水能力减弱。
(2)细胞吸收溶质分子或离子的时间和方式判定。
若细胞能吸收某种溶质分子或离子，则从其置于外界溶液后就开始吸收了，而不是到达平衡状态时才开始；细胞吸收溶质分子或离子的方式可能不同，如甘油、尿素等物质以自由扩散的方式被吸收，K+、N等一般以主动运输的方式被吸收。
考点二 物质出入细胞的方式
微考点/大突破
第一部分
1.被动运输
不需要
高
低
高
低
不需要
不消耗
2.通道蛋白与载体蛋白的异同
协助扩散
主动运输
不改变
改变
提醒 载体与受体的区别
载体是协助物质运输的蛋白质，如血红蛋白是运输氧的载体，细胞膜上有运输葡萄糖、Na+、K+等的转运蛋白；受体是接收信号分子的蛋白质，如神经递质受体、激素分子受体，其主要作用是实现细胞间信息交流。
3.主动运输
载体蛋白
逆
需要
载体蛋白
4.胞吞和胞吐
物质出入 细胞的方式 胞吞 胞吐
图例
运输方向 胞外→胞内 胞内→胞外
特点 物质通过囊泡转移，________转运蛋白，但____________能量
举例 吞噬细胞吞噬抗原 分泌蛋白、神经递质等的分泌
影响因素 与细胞代谢有关的因素等
不需要
消耗(需要)
提醒 ①生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的，如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。
②无机盐离子的运输方式不一定是主动运输，如兴奋产生和恢复过程中的Na+内流和K+外流的方式均为协助扩散。
③胞吞过程需要某些特定的膜蛋白的作用，但是不需要转运蛋白的作用。
教材基础辨析
(1)自由扩散只能顺浓度梯度，而协助扩散既可以顺浓度梯度也可以逆浓度梯度。(源自必修1 P66)( )
(2)主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢。
(源自必修1 P70)( )
(3)痢疾内变形虫通过胞吐和胞吞作用损伤肠壁并引发阿米巴痢疾。
(必修1 P72“与社会的联系”)( )
×
×
√
(4)人红细胞吸收胆固醇与吸收葡萄糖的相同点是均需要载体蛋白的协助。(必修1 P72“概念检测”2)( )
(5)果脯在腌制过程中细胞通过主动运输吸收蔗糖分子。(必修1 P72“概念检测”2)( )
×
×
教材素材拓展
小肠上皮细胞面向肠腔的一侧形成
很多微绒毛，对吸收来自肠腔的营
养物质有重要意义。新生儿小肠上
皮细胞能直接吸收母乳中的免疫球
蛋白到血液中。人体进食后，小肠
微绒毛外侧葡萄糖由于二糖的水解
而局部浓度高于细胞内，这部分葡萄糖能通过GLUT2转运；大部分葡萄糖通过SGLT1转运，过程如图所示。
(1)新生儿小肠上皮细胞直接吸收母乳中的免疫球蛋白是什么运输方式 需要膜蛋白发挥作用吗 需要消耗能量吗
答：_______________________________________________________
______________________________________。
新生儿小肠上皮细胞通过胞吞直接吸收母乳中的免疫球蛋白。需要膜蛋白发挥识别功能。需消耗能量
(2)葡萄糖通过SGLT1从肠腔进入小肠上皮细胞是什么运输方式 判断的依据是什么 葡萄糖通过GLUT2是什么运输方式 依据是什么
答：_______________________________________________________
______________________________________________________。
主动运输。依据是需要载体蛋白，且需要利用Na+电化学梯度势能。协助扩散。依据是顺浓度梯度运输，且需要载体蛋白
(3)Na+从小肠上皮细胞运输到肠腔时，所需Na+转运蛋白的空间构象是否发生改变 并说明理由。
答：_______________________________________________________
_________________________________________________________________________________________。
是。Na+从小肠上皮细胞运输到肠腔时，逆浓度梯度运输，需要ATP水解提供能量，是主动运输，需要载体蛋白，载体蛋白在转运过程中空间构象发生改变
能力 物质出入细胞方式的判断(考查科学思维)
1.(2023·全国甲卷，T1)物质输入和输出细胞都需要经过细胞膜。下列有关人体内物质跨膜运输的叙述，正确的是( )
A.乙醇是有机物，不能通过自由扩散方式跨膜进入细胞
B.血浆中的K+进入红细胞时需要载体蛋白并消耗ATP
C.抗体在浆细胞内合成时消耗能量，其分泌过程不耗能
D.葡萄糖可通过主动运输但不能通过协助扩散进入细胞
乙醇是小分子有机物，可以通过自由扩散方式进入细胞，A项错误；血浆中K+含量低，红细胞内K+含量高，血浆中的K+进入红细胞为逆浓度梯度运输，是主动运输，需要消耗能量并需要载体蛋白协助，B项正确；抗体的合成和分泌过程，均需要消耗能量，C项错误；葡萄糖进入小肠上皮细胞为主动运输，进入哺乳动物成熟的红细胞为协助扩散，D项错误。
解析
(必修1 P72“正文”)除了一些不带电荷的小分子可以自由扩散的方式进出细胞外，离子和较小的有机分子(如葡萄糖和氨基酸等)的跨膜运输必须借助于__________，这又一次体现了__________________
_________。一种转运蛋白往往只适合转运特定的物质，因此，细胞膜上转运蛋白的种类和数量，或转运蛋白____________的变化，对许多物质的跨膜运输起着决定性的作用，这也是细胞膜具有____________的结构基础。
转运蛋白
蛋白质是生命活动的承担者
空间结构
选择透过性
2.(2021·河北卷，T4)人体成熟红
细胞能够运输O2和CO2，其部分结
构和功能如图，①~⑤表示相关过
程。下列叙述错误的是( )
A.血液流经肌肉组织时，气体A和B分别是CO2和O2
B.①和②是自由扩散，④和⑤是协助扩散
C.成熟红细胞通过无氧呼吸分解葡萄糖产生ATP，为③提供能量
D.成熟红细胞表面的糖蛋白处于不断流动和更新中
血液流经肌肉组织时，进入红细胞的是CO2，运出红细胞的是O2,
A项正确；题图中①②是气体的运输过程，运输方式为自由扩散,④和⑤过程均是顺浓度梯度运输且需要转运蛋白的协助，运输方式为协助扩散，B项正确；成熟的红细胞中没有线粒体，只能进行无氧呼吸，产生的ATP可为③主动运输提供能量，C项正确；成熟的红细胞内既没有细胞核也没有核糖体等细胞器，不能合成蛋白质，因此成熟红细胞表面的糖蛋白不能更新，D项错误。
解析
物质运输中应注意的特殊情况
(1)同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同，如红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，而小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式则是主动运输。同一种物质进出同一细胞时，运输方式也可能不同，如神经细胞膜上运入K+的方式为主动运输，运出K+的方式为协助扩散，运入K+的载体蛋白和运出K+的通道蛋白都具有特异性。
(2)Na+、K+等无机盐离子一般以主动运输的方式进出细胞，但也可通过协助扩散进出细胞，如神经细胞维持静息电位时的K+外流和形成动作电位时的Na+内流。
(3)胞吐不是只能运输大分子物质，也可以运输小分子物质，如神经递质。
(4)自由扩散、协助扩散、主动运输主要体现了生物膜的选择透过性；胞吞、胞吐体现了生物膜的流动性。
3.2025·河北模拟)龙胆花处于
低温(16 ℃)下30 min内发生闭
合，而转移至正常生长温度
(22 ℃)，光照条件下30 min内重
新开放。花冠近轴表皮细胞的膨
压(原生质体对细胞壁的压力)增大能促进龙胆花的开放，水通道蛋白在该过程中发挥了重要作用。其相关机理如图所示。实验发现，龙胆花由低温转移至正常生长温度，给予光照的同时向培养液中添加适量的钙螯合剂(可与Ca2+结合形成稳定的络合物)，龙胆花重新开放受到抑制。下列分析不正确的是( )
A.水分子进出龙胆花花冠近轴表皮细胞的运输方式除图中所示方式外还有自由扩散
B.据图可知，被激活的GsCPK16能促使水通道蛋白磷酸化，该过程会改变水通道蛋白的构象，使水通道蛋白运输水的能力减弱
C.水通道蛋白运输水能力的改变，体现了细胞膜控制物质进出细胞的功能
D.据图推测，光刺激可加速龙胆花重新开放的机理是光刺激利于细胞吸收Ca2+，激活GsCPK16，促使水通道蛋白磷酸化，花冠近轴表皮细胞吸水增多，膨压增大
由题图可知，水分子进出龙胆花花冠近轴表皮细胞的方式是通过水通道蛋白进行的，属于协助扩散，水分子还可通过自由扩散的方式进出细胞，A项正确；磷酸化会造成蛋白质空间构象发生改变，故被激活的GsCPK16使水通道蛋白磷酸化会引起水通道蛋白构象的改变，水通道蛋白运输水的能力增强，B项错误；水通道蛋白磷酸化后，运输水能力的改变，体现了细胞膜控制物质进出细胞的功能,
C项正确；光照促进Ca2+运输至细胞内，激活蛋白激酶GsCPK16，使水通道蛋白磷酸化，运输水的能力增强，花冠近轴表皮细胞吸水增多，膨压增大，加速龙胆花重新开放，D项正确。
解析
考点三 影响物质跨膜运输速率的因素
微考点/大突破
第一部分
1.影响物质跨膜运输速率的因素
(1)物质浓度(在一定范围内)。
自由扩散
转运蛋白
(2)氧气浓度。
提醒 转运蛋白数量影响协助扩散和主动运输，自由扩散不受转运蛋白数量的影响。
无氧呼吸
(3)温度(影响所有运输方式)。
2.利用各运输方式的特点设计实验，探究物质出入细胞的方式
(1)探究是主动运输还是被动运输。
主动运输
被动运输
(2)探究是自由扩散还是协助扩散。
协助扩散
自由扩散
教材基础辨析
(1)一种载体蛋白通常只适合与一种或一类离子或分子结合。(源自必修1 P69)( )
(2)红细胞摄入葡萄糖与细胞质中各种溶质分子的浓度都有关。(源自必修1 P69)( )
(3)胞吞、胞吐依赖于细胞膜的流动性，主动运输、协助扩散与细胞膜的流动性无关。(源自必修1 P72)( )
√
×
×
教材素材拓展
[2021·全国甲卷，T29(3)]细胞外的K+可以通过载体蛋白逆浓度梯度进入植物的根细胞。在有呼吸抑制剂的条件下，根细胞对K+的吸收速率降低，原因是_____________________________________________
_____________________________________。
根细胞吸收K+的方式为主动运输，需要消耗能量,呼吸抑制剂使细胞呼吸产生的能量减少
能力一 物质跨膜运输的影响因素(考查科学思维)
1.(2021·江苏卷，T3)细胞可运用不同的方式跨膜转运物质，下列相关叙述错误的是( )
A.物质自由扩散进出细胞的速度既与浓度梯度有关，也与分子大小有关
B.小肠上皮细胞摄入和运出葡萄糖与细胞质中各种溶质分子的浓度有关
C.神经细胞膜上运入K+的载体蛋白和运出K+的通道蛋白都具有特异性
D.肾小管上皮细胞通过主动运输方式重吸收氨基酸
自由扩散的动力是浓度差，物质自由扩散进出细胞的速度既与浓度梯度有关，也与分子大小有关，A项正确；小肠上皮细胞摄入和运出葡萄糖与细胞质中葡萄糖分子的浓度有关，与细胞质中其他溶质分子的浓度无关，B项错误；膜转运蛋白包括载体蛋白和通道蛋白，二者都具有特异性，载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的分子或离子通过，通道蛋白只容许与自身通道的直径和形状相适配、大小和电荷相适宜的分子或离子通过，C项正确；肾小管上皮细胞重吸收氨基酸的方式是主动运输，D项正确。
解析
2.(2022·全国乙卷，T29)农业生产中，农作物生长所需的氮素可以N的形式由根系从土壤中吸收。一定时间内作物甲和作物乙的根细胞吸收N的速率与O2浓度的关系如图所示。回答下列问题：
(1)由图可判断N进入根细胞的运输方式是主动运输，判断的依据
是_________________________________________________________
__________________________________________________________。
(2)O2浓度大于a时作物乙吸收N速率不再增加，推测其原因是____________________________________________。
主动运输需要呼吸作用提供能量，氧是有氧呼吸的必需条件，氧气浓度小于a点时，根细胞对N的吸收速率与氧气浓度呈正相关
主动运输需要载体蛋白，此时载体蛋白达到饱和
(3)作物甲和作物乙各自在N最大吸收速率时，作物甲根细胞的呼吸速率大于作物乙，判断的依据是_____________________________
_________________________。
(4)据图可知，在农业生产中，为促进农作物根对N的吸收利用，可以采取的措施是__________(答出1点即可)。
甲的N最大吸收速率大于乙，甲需要能量多，消耗氧气多
定期松土
(1)由题图可知，在一定的范围内随着O2浓度的增加，作物吸收N的速率也在增加，说明N的吸收需要能量，所以运输方式是主动运输。(2)O2浓度大于a时，作物乙吸收N的速率不再增加，此时的限制因素不是能量，而是载体蛋白。(3)作物甲的N最大吸收速率大于作物乙，说明甲需要的能量多，消耗氧气多，所以作物甲细胞的呼吸速率大。(4)在农业生产中，为促进农作物根对N的吸收利用，可以定期对作物松土，增加土壤中的含氧量。
解析
能力二 物质跨膜运输的有关实验分析(考查科学探究)
3.(2023·湖南卷，T14改编)盐碱化是农业生产的主要障碍之一。植物可通过质膜H+泵把Na+排出细胞，也可通过液泡膜H+泵和液泡膜NHX载体把Na+转入液泡内，以维持细胞质基质Na+稳态。如图是NaCl处理模拟盐胁迫，钒酸钠(质膜H+泵的专一抑制剂)和甘氨酸甜菜碱(GB)影响玉米Na+的转运和相关载体活性的结果。下列叙述不正确的是( )
A.溶质的跨膜转运都会引起细胞膜两侧渗透压的变化
B.GB可能通过调控质膜H+泵活性增强Na+外排，从而减少细胞内Na+的积累
C.GB引起盐胁迫下液泡中Na+浓度的显著变化，与液泡膜H+泵活性无关
D.盐胁迫下细胞质基质Na+排出细胞或转入液泡都能增强植物的耐
盐性
溶质的跨膜转运不一定都会引起细胞膜两侧的渗透压变化，如正常细胞为维持渗透压一直在进行的跨膜转运，再如单细胞生物在跨膜转运时，细胞外侧渗透压几乎很难改变，A项错误；对比分析上两个题图可知，NaCl胁迫时，加GB使Na+外排显著增加，钒酸钠处理抑制了质膜H+泵后，NaCl胁迫时，加GB使Na+外排略微增加，说明GB可能通过调控质膜H+泵活性来增强Na+外排，从而减少细胞内Na+的积累，B项正确；对比分析下两个题图可知，
解析
NaCl胁迫时，加GB使液泡膜NHX载体活性明显增强，而液泡膜H+泵活性几乎无变化，所以GB引起盐胁迫下液泡中Na+浓度的显著变化，与液泡膜NHX载体活性有关，而与液泡膜H+泵活性无关,
C项正确；由题意可知，植物通过质膜H+泵把Na+排出细胞，也可通过液泡膜NHX载体和液泡膜H+泵把Na+转入液泡内，以维持细胞质基质Na+稳态，增强植物的耐盐性，D项正确。
解析
4.(2025·重庆检测)科学家在研究Na+通过细胞膜(只考虑Na+由细胞内通过细胞膜到细胞外的情况)的运输方式时做了如下实验：向枪乌贼的神经细胞内注入微量的24Na+，在不同的条件下，分别检测神经细胞周围溶液中的24Na+。实验方法和现象如表所示。
组别 实验方法 观察到的现象
1 向枪乌贼的神经细胞内注入微量的24Na+ — — 神经细胞周围溶液中出现24Na+
2 向枪乌贼的神经细胞内注入微量的24Na+ 加入甲 药物 — 神经细胞周围溶液中没有出现24Na+
3 向枪乌贼的神经细胞内注入微量的24Na+ 加入甲 药物 加入 ATP 神经细胞周围溶液中出现24Na+
4 向枪乌贼的神经细胞内注入微量的24Na+ 加入乙 药物 加入 ATP 神经细胞周围溶液中没有出现24Na+
(1)由实验1中观察到的现象可知，神经细胞周围溶液中的24Na+来源于____________。
(2)由实验2、3及其现象可知，24Na+穿过神经细胞的细胞膜需要消耗________，据此可判断24Na+通过神经细胞细胞膜的运输方式是___________。
(3)实验4中加入乙药物后，除表中现象外，细胞的其他生命活动没有受到影响，乙药物最可能是抑制了___________的作用。
神经细胞
能量
主动运输
载体蛋白
(1)由实验1中观察到的现象可知，神经细胞周围溶液中的24Na+来源于神经细胞。(2)由实验2、3及其现象可知，实验2、3的自变量是是否加入ATP，说明24Na+穿过神经细胞细胞膜需要消耗能量，运输方式是主动运输。(3)实验4中加入乙药物后，除题表中现象外，细胞的其他生命活动没有受到影响，说明乙药物不影响细胞呼吸，乙药物最可能是抑制了载体蛋白的作用。
解析
微真题/重体悟
第二部分
1.(2024·浙江1月选考，T3)婴儿的肠道上皮细胞可以吸收母乳中的免疫球蛋白，此过程不涉及( )
A.消耗ATP B.受体蛋白识别
C.载体蛋白协助 D.细胞膜流动性
免疫球蛋白化学本质是蛋白质，是有机大分子物质，吸收方式为胞吞，需要消耗ATP，胞吞体现了细胞膜具有一定的流动性的结构特点，A、D两项不符合题意；免疫球蛋白是有机大分子物质，细胞吸收该物质，需要受体蛋白的识别，不需要载体蛋白的协助,
B项不符合题意，C项符合题意。
解析
2.(2024·甘肃卷，T2)维持细胞的Na+平衡是植物的耐盐机制之一。盐胁迫下，植物细胞膜(或液泡膜)上的H+-ATP酶(质子泵)和Na+-H+逆向转运蛋白可将Na+从细胞质基质中转运到细胞外(或液泡中)，以维持细胞质基质中的低Na+水平(如图)。下列叙述错误的是( )
A.细胞膜上的H+-ATP酶磷酸化时伴随着空间构象的改变
B.细胞膜两侧的H+浓度梯度可以驱动Na+转运到细胞外
C.H+-ATP酶抑制剂会干扰H+的转运，但不影响Na+转运
D.盐胁迫下Na+-H+逆向转运蛋白的基因表达水平可能提高
细胞膜上的H+-ATP酶磷酸化时伴随着空间构象的改变，A项正确;由题图可知，H+进入细胞是顺浓度梯度进行的协助扩散，该过程产生的势能可以驱动Na+逆浓度梯度转运到细胞外，B项正确；H+-ATP酶抑制剂干扰H+的转运，进而影响膜两侧H+浓度，对Na+的运输同样起到抑制作用，C项错误；耐盐植株的Na+-H+逆向转运蛋白比普通植株多，以适应高盐环境，因此盐胁迫下Na+-H+逆向转运蛋白的基因表达水平可能提高，D项正确。
解析
3.(2022·辽宁卷，T9)水通道蛋白(AQP)是一类细胞膜通道蛋白。检测人唾液腺正常组织和水肿组织中3种AQP基因mRNA含量，发现AQP1和AQP3基因mRNA含量无变化，而水肿组织AQP5基因mRNA含量是正常组织的2.5倍。下列叙述正确的是( )
A.人唾液腺正常组织细胞中AQP蛋白的氨基酸序列相同
B.AQP蛋白与水分子可逆结合，转运水进出细胞不需要消耗ATP
C.检测结果表明，只有AQP5蛋白参与人唾液腺水肿的形成
D.正常组织与水肿组织的水转运速率不同，与AQP蛋白的数量有关
AQP基因有3种，AQP蛋白应该也有3种，因此人唾液腺正常组织细胞中AQP蛋白的氨基酸序列不相同，A项错误；AQP蛋白是一类细胞膜通道蛋白，运输物质时不需要与水分子结合，B项错误;由题干信息可知，AQP1和AQP3基因mRNA含量无变化，而水肿组织AQP5基因mRNA含量是正常组织的2.5倍，可知AQP5基因mRNA含量在水肿组织和正常组织有差异，但不能说明只有AQP5蛋白参与人唾液腺水肿的形成，C项错误；AQP基因mRNA含量在水肿组织和正常组织有差异，故形成的AQP蛋白的数量有差异，导致正常组织与水肿组织的水转运速率不同，D项正确。
解析
4.(2020·江苏卷，T5)如图①~⑤表
示物质进、出小肠上皮细胞的几种
方式，下列叙述正确的是( )
A.葡萄糖进、出小肠上皮细胞方式
不同
B.Na+主要以方式③运出小肠上皮
细胞
C.多肽以方式⑤进入细胞，以方式②离开细胞
D.口服维生素D通过方式⑤被吸收
由题图可知，葡萄糖进入小肠上皮细胞时逆浓度梯度运输，该运输方式属于主动运输，葡萄糖运出小肠上皮细胞时顺浓度梯度运输且需要载体，该运输方式为协助扩散，A项正确；据题图可知,
Na+主要以方式②(主动运输)运出小肠上皮细胞，B项错误；多肽以方式⑤(胞吞)进入细胞，以胞吐方式离开细胞，C项错误；维生素D为固醇类物质，口服维生素D通过方式④(自由扩散)被吸收，D项错误。
解析
5.(2022·北京卷，T16)芽殖酵母属于单细胞真核生物。为寻找调控蛋白分泌的相关基因，科学家以酸性磷酸酶(P酶)为指标，筛选酵母蛋白分泌突变株并进行了研究。
(1)酵母细胞中合成的分泌蛋白一般通过__________作用分泌到细胞膜外。
胞吐
(2)用化学诱变剂处理，在酵母中筛选出蛋白分泌异常的突变株(sec1)。无磷酸盐培养液可促进酵母P酶的分泌，分泌到胞外的P酶活性可反映P酶的量。将酵母置于无磷酸盐培养液中，对sec1和野生型的胞外
P酶检测结果如图。
据图可知，24 ℃时sec1和野生型胞外P酶随时间而增加。转入37 ℃后,
sec1胞外P酶呈现______________的趋势，表现出分泌缺陷表型，表明sec1是一种温度敏感型突变株。
(3)37 ℃培养1 h后电镜观察发现，与野生型相比，sec1中由高尔基体形成的分泌泡在细胞质中大量积累。由此推测野生型sec1基因的功能是促进______________________的融合。
先上升后下降
分泌泡与细胞膜
(4)由37 ℃转回24 ℃并加入蛋白合成抑制剂后，sec1胞外P酶重新增加。对该实验现象的合理解释是_______________________________
______。
(5)现已得到许多温度敏感型的蛋白分泌突变株。若要进一步确定某突变株的突变基因在37 ℃条件下影响蛋白分泌的哪一阶段，可作为鉴定指标的是突变体________(填选项字母)。
A.蛋白分泌受阻，在细胞内积累
B.与蛋白分泌相关的胞内结构的形态、数量发生改变
C.细胞分裂停止，逐渐死亡
积累在分泌泡中的P酶分泌到细胞外
B
(1)分泌蛋白是生物大分子，通过胞吞和胞吐进出细胞。(2)据题图可知，转入37 ℃后，sec1胞外P酶呈现先上升后下降的趋势。(3)正常情况下，由高尔基体分泌的囊泡转运至细胞膜，与细胞膜融合后将分泌蛋白分泌到细胞外，但在37 ℃培养1 h后的sec1中由高尔基体形成的分泌泡在细胞质中大量积累，不能与细胞膜融合，故推测sec1基因的功能是促进分泌泡与细胞膜的融合。(4)由37 ℃转回24 ℃并加入蛋白合成抑制剂后，即细胞内不能合成新
解析
的蛋白质，但sec1胞外P酶重新增加，最合理的解释是积累在分泌泡中的P酶分泌到细胞外。(5)若要进一步确定某突变株的突变基因在37 ℃条件下影响蛋白分泌的哪一阶段，可检测突变体中与蛋白分泌相关的胞内结构的形态、数量是否发生改变，故选B。
解析(共37张PPT)
课时微练（六）
细胞的物质输入和输出
一、选择题：本题共10小题，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的
1.(2023·辽宁卷，T4)血脑屏障的生物膜体系在控制物质运输方式上与细胞膜类似。如表中相关物质不可能存在的运输方式是( )
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选项 通过血脑屏障生物膜体系的物质 运输方式
A 神经生长因子蛋白 胞吞、胞吐
B 葡萄糖 协助扩散
C 谷氨酸 自由扩散
D 钙离子 主动运输
神经生长因子蛋白是生物大分子，以胞吞、胞吐方式通过血脑屏障生物膜体系，A项不符合题意；葡萄糖进入哺乳动物体细胞的方式多为协助扩散，结合题意推测葡萄糖通过血脑屏障生物膜体系的方式可能为协助扩散，B项不符合题意；一般认为，谷氨酸跨膜运输需要载体蛋白的协助，当谷氨酸作为神经递质时，其以胞吐的方式出细胞，故其跨膜运输方式不可能是自由扩散，C项符合题意；钙离子通过生物膜需要转运蛋白的协助，推测钙离子通过血脑屏障生物膜体系的方式可能为主动运输，D项不符合题意。
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2.(2023·浙江1月选考，T4)缬氨霉素是一种脂溶性抗生素，可结合在微生物的细胞膜上，将K+运输到细胞外(如图所示)，降低细胞内外的K+浓度差，使微生物无法维持细胞内离子的正常浓度而死亡。下列叙述正确的是( )
A.缬氨霉素顺浓度梯度运输K+到膜外
B.缬氨霉素为运输K+提供ATP
C.缬氨霉素运输K+与质膜的结构无关
D.缬氨霉素可致噬菌体失去侵染能力
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缬氨霉素将钾离子运输到细胞外，降低细胞内外的钾离子浓度差，说明细胞内K+浓度高于细胞外，即缬氨霉素顺浓度梯度运输K+到膜外，A项正确；该运输方式不消耗ATP，B项错误；缬氨霉素是一种脂溶性抗生素，缬氨霉素运输钾离子与质膜的磷脂双分子层结构有关，C项错误；噬菌体没有细胞结构，因此缬氨霉素不能作用于噬菌体，D项错误。
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3.(2020·全国卷Ⅱ，T5)取某植物的成熟叶片,用打孔器获取叶圆片，等分成两份，分别放入浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中，得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时，检测甲、乙两组的溶液浓度，发现甲组中甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断，下列说法错误的是( )
A.甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高
B.若测得乙糖溶液浓度不变，则乙组叶细胞的净吸水量为零
C.若测得乙糖溶液浓度降低，则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离
D.若测得乙糖溶液浓度升高，则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组
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甲、乙两组溶液的浓度相同，甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍，说明单位体积的甲糖溶液中溶质微粒数目少，而单位体积的乙糖溶液中溶质微粒数目多，乙糖溶液中溶质微粒对水的吸引力大，甲糖溶液中溶质微粒对水的吸引力小，若测得乙糖溶液浓度也升高，说明乙组叶细胞吸水，并且叶细胞的净吸水量乙组小于甲组，D项错误。
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4.(2025·九江调研)如图甲、乙分别表示洋葱根尖在不同O2浓度及不同底物浓度情况下(其他条件适宜)，从含硝酸钾的全营养液中吸收N的速率曲线图。下列相关叙述错误的是( )
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A.A点时影响离子吸收速率的主要因素是能量
B.B点时离子吸收速率不再增大是因为载体蛋白的数量有限
C.C点时影响离子吸收速率的主要因素是底物浓度
D.D点时离子吸收速率不再增大是因为底物浓度太高，细胞发生质壁分离
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洋葱根尖吸收N的方式是主动运输，吸收速率受能量、载体蛋白和底物浓度的影响。A点的限制因素是氧气浓度，氧气通过影响细胞呼吸影响能量的供应，从而影响主动运输的速率，故A点时影响离子吸收速率的主要因素是能量，A项正确；D点时离子吸收速率不再随底物浓度增大而增大，可能是因为载体蛋白数量有限或能量不足，D项错误。
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5.如图是Ca2+在载体蛋白协助下，进行跨细胞膜运输的过程图。据图分析，下列有关叙述不合理的是( )
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A.此过程是主动运输，细胞在ATP供能的情况下主动吸收以提高胞内Ca2+浓度
B.跨膜运输时，Ca2+需与特定的载体蛋白紧密结合，表明载体蛋白具有特异性
C.该载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶，可降低ATP水解反应所需的活化能
D.载体蛋白的磷酸化导致其空间结构发生变化，每次转运都会发生同样的结构改变
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有糖蛋白的一侧为细胞膜外侧，Ca2+由细胞内向细胞外进行主动运输，A项不合理。
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物质跨膜运输方式的判断
方法技巧
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6.(2024·山东卷，T1)植物细胞被感染后产生的环核苷酸结合并打开细胞膜上的Ca2+通道蛋白，使细胞内Ca2+浓度升高，调控相关基因表达，导致H2O2含量升高进而对细胞造成伤害；细胞膜上的受体激酶BAK1被油菜素内酯活化后关闭上述Ca2+通道蛋白。下列说法正确的是( )
A.环核苷酸与Ca2+均可结合Ca2+通道蛋白
B.维持细胞Ca2+浓度的内低外高需消耗能量
C.Ca2+作为信号分子直接抑制H2O2的分解
D.油菜素内酯可使BAK1缺失的被感染细胞内H2O2含量降低
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环核苷酸结合细胞膜上的Ca2+通道蛋白，Ca2+不需要与通道蛋白结合，A项错误；环核苷酸结合并打开细胞膜上的Ca2+通道蛋白，使细胞内Ca2+浓度升高，Ca2+内流属于协助扩散，故维持细胞Ca2+浓度的内低外高是主动运输，需消耗能量，B项正确；Ca2+作为信号分子，调控相关基因表达，导致H2O2含量升高，不是直接抑制H2O2的分解，C项错误；BAK1缺失的被感染细胞，则不能被油菜素内酯活化，不能关闭Ca2+通道蛋白，将导致H2O2含量升高，D项错误。
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7.(2024·黑吉辽卷，T18改编)研究人员对小鼠进行致病性大肠杆菌接种，构建腹泻模型。用某种草药进行治疗，发现草药除了具有抑菌作用外，对于空肠、回肠黏膜细胞膜上的水通道蛋白3(AQP3)的相对表达量也有影响，结果如图所示。下列叙述错误的是( )
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A.水的吸收以自由扩散为主、水通道蛋白的协助扩散为辅
B.模型组空肠黏膜细胞对肠腔内水的吸收减少，引起腹泻
C.治疗后空肠、回肠AQP3相对表达量提高，缓解腹泻，减少致病菌排放
D.治疗后回肠AQP3相对表达量高于对照组，可使回肠对水的转运增加
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水分子跨膜运输的主要方式是借助水通道蛋白的协助扩散，A项错误；模型组空肠AQP3相对表达量降低，空肠黏膜细胞对肠腔内水的吸收减少，引起腹泻，B项正确；治疗后空肠、回肠AQP3相对表达量提高，对水的转运增加，缓解腹泻，减少致病菌排放，C项正确；治疗组回肠AQP3相对表达量高于对照组，可使回肠对水的转运增加，D项正确。
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8.(2025·保定联考)如图表示人体小肠上皮细胞对半乳糖、葡萄糖和果糖的吸收过程，半乳糖与葡萄糖共用同一载体蛋白且半乳糖与载体蛋白的亲和力大于葡萄糖与载体蛋白的亲和力，半乳糖和葡萄糖的运输是伴随钠离子从细胞外流入细胞内而完成的，转运过程不需要消耗ATP。下列叙述错误的是( )
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A.运输半乳糖和葡萄糖的载体蛋白也能运输Na+
B.葡萄糖和半乳糖进入小肠上皮细胞的方式均为主动运输
C.半乳糖、葡萄糖和果糖都能作为小肠上皮细胞合成糖原的原料
D.细胞外半乳糖的含量和细胞内外Na+浓度梯度都会影响细胞对葡萄糖的吸收
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由题图可以看出，运输半乳糖和葡萄糖的载体蛋白也能运输Na+，A项正确；半乳糖与葡萄糖进入小肠上皮细胞均从低浓度运输到高浓度，需要载体蛋白，需要Na+浓度差形成的电化学势能，属于主动运输，B项正确；糖原属于多糖，是由多个葡萄糖连接形成的，C项错误；葡萄糖和半乳糖转运时能量来源于Na+浓度梯度的势能,半乳糖与载体的亲和力大于葡萄糖，可见细胞外半乳糖的含量和细胞内外Na+浓度梯度都会影响细胞对葡萄糖的吸收，D项正确。
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9.研究人员利用K+的放射性类似物铷(16Rb+)替换K+，研究K+的吸收与转运。选取高盐环境中生长的玉米根，在NEM(可选择性抑制参与K+主动运输的转运蛋白)溶液中分别处理10 s和30 s，然后洗去未反应的NEM，最后浸入到16Rb+溶液中，检测16Rb+进入根细胞的净流量，实验结果如图。依据实验结果分析，下列叙述不合理的是( )
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A.K+可通过主动运输进入玉米根细胞
B.K+可通过协助扩散进入玉米根细胞
C.根细胞膜上不只存在一种K+转运蛋白
D.处理10 s运输K+的蛋白被完全抑制
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分析题意，NEM可选择性抑制参与K+主动运输的转运蛋白，结合题图可知，与对照组相比，用NEM处理后K+进入根细胞的净流量降低，说明K+主动运输过程受影响，但并未降为0，说明K+还可通过协助扩散进入玉米根细胞，A、B两项不符合题意；根细胞膜上至少存在K+主动运输和协助扩散进入细胞的两种转运蛋白，C项不符合题意；据题图可知，处理10 s运输K+的速率不为0，说明运输K+的蛋白没被完全抑制，D项符合题意。
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10.Ca2+参与神经冲动的传递、肌肉细胞的收缩等多种生理过程，血液中Ca2+浓度稳态的维持具有重要意义。如图为维生素D促进血液中Ca2+浓度升高的示意图，TRPV5、TRPV6为Ca2+通道转运蛋白，PMCA为Ca2+载体转运蛋白。下列相关叙述正确的是( )
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A.细胞膜上TRPV6和TRPV5的增加分别可以促进Ca2+的吸收和重吸收
B.血液中Ca2+浓度的升高，可以促进Ca2+的吸收和重吸收
C.维生素D在小肠和肾小管上皮细胞中调控的基因不同，不能促进血液中Ca2+浓度升高
D.TRPV6和PMCA分布在细胞的腔面膜和底面膜，是因为小肠上皮细胞膜没有流动性
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因血液中Ca2+浓度需要维持稳态，所以血液中Ca2+浓度的升高会抑制Ca2+的吸收和重吸收，B项错误；题图中维生素D在小肠上皮细胞中与受体VDR结合后，作用于细胞膜上的TRPV6，促进血液中的Ca2+进入细胞，维生素D在肾小管上皮细胞中与受体VDR结合后,作用于细胞膜上的TRPV5，进而促进血液中的Ca2+进入细胞，推测两者调控的基因不同，但都能促进血液中Ca2+浓度升高,C项错误；TRPV6和PMCA分布在细胞的腔面膜和底面膜，是因为它们发挥作用的部位不相同，小肠上皮细胞膜具有流动性，D项错误。
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二、非选择题
11.(2025·重庆模拟)现有两瓶质量分数均为30%的葡萄糖溶液和蔗糖溶液。已知葡萄糖分子可以透过半透膜，蔗糖分子不能透过。请回答下列问题:
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(1)某同学把体积相同的葡萄糖溶液与蔗糖溶液用半透膜隔开(如图1所示)，在一段时间内，乙液面的变化情况是___________________，最后乙液面_____________(填“高于”“低于”或“等于”)甲液面。
(2)如图2是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图，其中①②③④代表物质运输方式。鲨鱼体内能积累大量的盐分，盐分过高时就要及时将多余的排出体外，且该过程不消耗能量，其跨膜运输的方式是_____________(填序号)。
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先下降后上升
高于
②③
(3)蟾蜍心肌细胞吸收Ca2+、K+的方式是_____________(填序号)。若用呼吸作用抑制剂处理心肌细胞，则图2中不会受到显著影响的运输方式是_____________(填序号)。若对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后Ca2+吸收明显减少，但K+的吸收不受影响，最可能的原因是该毒素抑制了转运Ca2+的_____________的活性。
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④
①②③
载体蛋白
(1)开始时，虽然两种溶液的质量分数相同，但由于蔗糖的相对分子质量较葡萄糖大，因此，蔗糖溶液的物质的量浓度低于葡萄糖溶液的物质的量浓度，渗透压较低，水流向葡萄糖溶液一侧，蔗糖溶液一侧液面下降。随着葡萄糖分子通过半透膜进入蔗糖溶液一侧，蔗糖溶液一侧浓度升高，液面上升，故在一段时间内，乙液面的变化情况是先下降后上升。随着葡萄糖分子透过半透膜进入乙侧，乙侧渗透压高于甲侧，故最终乙液面高于甲液面。(2)将鲨鱼体内多余的盐分及时排出体外，且该过程不消耗能量，其跨
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膜运输的方式是②通过离子通道的协助扩散或③通过载体蛋白的协助扩散。(3)蟾蜍心肌细胞吸收Ca2+、K+的方式是④主动运输。若用呼吸作用抑制剂处理心肌细胞，则题图2中不会受到显著影响的运输方式是被动运输，包括①自由扩散，②③协助扩散。对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后Ca2+吸收明显减少，但K+的吸收不受影响，说明不是能量供应发生障碍，最可能的原因是该毒素抑制了转运Ca2+的载体蛋白的活性。
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12.(科学探究)在适宜条件下，测得的某植物根细胞对a、b两种物质的吸收速率与外界溶液中这两种物质浓度的关系如图所示(a、b两条曲线分别代表植物根细胞对不同浓度a、b两种物质的吸收速率)。回答下列问题:
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(1)根据实验结果发现a是通过自由扩散方式跨膜运输的。自由扩散的含义是______________________________________________。
(2)实验结果表明:当外界溶液中b的浓度达到一定数值时，再增加b的浓度，根细胞对b的吸收速率不再增加。可能的原因是______________。
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载体数量饱和
物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式
(3)王同学据图认为b的跨膜运输方式是主动运输，李同学则认为是协助扩散。请设计实验确定王同学的判断是否正确。要求简要写出实验思路、预期结果和结论。
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实验思路：将长势相同的若干某植物根细胞平均分为甲、乙两组，放入适宜浓度的含有b的培养液中，其中甲组放在氧气充足条件下，乙组放在无氧条件下，其他条件相同且适宜，一段时间后分别测定根细胞对b物质的吸收速率。
预期结果和结论：若甲组根细胞对b物质的吸收速率大于乙组，则说明b物质的跨膜运输方式为主动运输；若甲组和乙组根细胞对b物质的吸收速率大致相同，则说明b物质的跨膜运输方式为协助扩散。
(1)自由扩散是指物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式。(2)由于载体的数量是有限的，当外界溶液中b的浓度达到一定数值时，再增加b的浓度，根细胞对b的吸收速率不再增加。(3)由于协助扩散需要载体，但不消耗能量，而主动运输需要载体，并消耗能 量，所以可以通过改变细胞呼吸的方式来确定b的跨膜运输方式，具体实验思路、预期结果和结论见答案。
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4课时微练(六) 细胞的物质输入和输出
一、选择题:本题共10小题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的
1.(2023·辽宁卷,T4)血脑屏障的生物膜体系在控制物质运输方式上与细胞膜类似。如表中相关物质不可能存在的运输方式是( )
选项 通过血脑屏障生物膜体系的物质 运输方式
A 神经生长因子蛋白 胞吞、胞吐
B 葡萄糖 协助扩散
C 谷氨酸 自由扩散
D 钙离子 主动运输
2.(2023·浙江1月选考,T4)缬氨霉素是一种脂溶性抗生素,可结合在微生物的细胞膜上,将K+运输到细胞外(如图所示),降低细胞内外的K+浓度差,使微生物无法维持细胞内离子的正常浓度而死亡。下列叙述正确的是( )
A.缬氨霉素顺浓度梯度运输K+到膜外
B.缬氨霉素为运输K+提供ATP
C.缬氨霉素运输K+与质膜的结构无关
D.缬氨霉素可致噬菌体失去侵染能力
3.(2020·全国卷Ⅱ,T5)取某植物的成熟叶片,用打孔器获取叶圆片,等分成两份,分别放入浓度(单位为g/mL)相同的甲糖溶液和乙糖溶液中,得到甲、乙两个实验组(甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍)。水分交换达到平衡时,检测甲、乙两组的溶液浓度,发现甲组中甲糖溶液浓度升高。在此期间叶细胞和溶液之间没有溶质交换。据此判断,下列说法错误的是( )
A.甲组叶细胞吸收了甲糖溶液中的水使甲糖溶液浓度升高
B.若测得乙糖溶液浓度不变,则乙组叶细胞的净吸水量为零
C.若测得乙糖溶液浓度降低,则乙组叶肉细胞可能发生了质壁分离
D.若测得乙糖溶液浓度升高,则叶细胞的净吸水量乙组大于甲组
4.(2025·九江调研)如图甲、乙分别表示洋葱根尖在不同O2浓度及不同底物浓度情况下(其他条件适宜),从含硝酸钾的全营养液中吸收N的速率曲线图。下列相关叙述错误的是( )
A.A点时影响离子吸收速率的主要因素是能量
B.B点时离子吸收速率不再增大是因为载体蛋白的数量有限
C.C点时影响离子吸收速率的主要因素是底物浓度
D.D点时离子吸收速率不再增大是因为底物浓度太高,细胞发生质壁分离
5.如图是Ca2+在载体蛋白协助下,进行跨细胞膜运输的过程图。据图分析,下列有关叙述不合理的是( )
A.此过程是主动运输,细胞在ATP供能的情况下主动吸收以提高胞内Ca2+浓度
B.跨膜运输时,Ca2+需与特定的载体蛋白紧密结合,表明载体蛋白具有特异性
C.该载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶,可降低ATP水解反应所需的活化能
D.载体蛋白的磷酸化导致其空间结构发生变化,每次转运都会发生同样的结构改变
6.(2024·山东卷,T1)植物细胞被感染后产生的环核苷酸结合并打开细胞膜上的Ca2+通道蛋白,使细胞内Ca2+浓度升高,调控相关基因表达,导致H2O2含量升高进而对细胞造成伤害;细胞膜上的受体激酶BAK1被油菜素内酯活化后关闭上述Ca2+通道蛋白。下列说法正确的是( )
A.环核苷酸与Ca2+均可结合Ca2+通道蛋白
B.维持细胞Ca2+浓度的内低外高需消耗能量
C.Ca2+作为信号分子直接抑制H2O2的分解
D.油菜素内酯可使BAK1缺失的被感染细胞内H2O2含量降低
7.(2024·黑吉辽卷,T18改编)研究人员对小鼠进行致病性大肠杆菌接种,构建腹泻模型。用某种草药进行治疗,发现草药除了具有抑菌作用外,对于空肠、回肠黏膜细胞膜上的水通道蛋白3(AQP3)的相对表达量也有影响,结果如图所示。下列叙述错误的是( )
A.水的吸收以自由扩散为主、水通道蛋白的协助扩散为辅
B.模型组空肠黏膜细胞对肠腔内水的吸收减少,引起腹泻
C.治疗后空肠、回肠AQP3相对表达量提高,缓解腹泻,减少致病菌排放
D.治疗后回肠AQP3相对表达量高于对照组,可使回肠对水的转运增加
8.(2025·保定联考)如图表示人体小肠上皮细胞对半乳糖、葡萄糖和果糖的吸收过程,半乳糖与葡萄糖共用同一载体蛋白且半乳糖与载体蛋白的亲和力大于葡萄糖与载体蛋白的亲和力,半乳糖和葡萄糖的运输是伴随钠离子从细胞外流入细胞内而完成的,转运过程不需要消耗ATP。下列叙述错误的是( )
A.运输半乳糖和葡萄糖的载体蛋白也能运输Na+
B.葡萄糖和半乳糖进入小肠上皮细胞的方式均为主动运输
C.半乳糖、葡萄糖和果糖都能作为小肠上皮细胞合成糖原的原料
D.细胞外半乳糖的含量和细胞内外Na+浓度梯度都会影响细胞对葡萄糖的吸收
9.研究人员利用K+的放射性类似物铷(16Rb+)替换K+,研究K+的吸收与转运。选取高盐环境中生长的玉米根,在NEM(可选择性抑制参与K+主动运输的转运蛋白)溶液中分别处理10 s和30 s,然后洗去未反应的NEM,最后浸入到16Rb+溶液中,检测16Rb+进入根细胞的净流量,实验结果如图。依据实验结果分析,下列叙述不合理的是( )
A.K+可通过主动运输进入玉米根细胞
B.K+可通过协助扩散进入玉米根细胞
C.根细胞膜上不只存在一种K+转运蛋白
D.处理10 s运输K+的蛋白被完全抑制
10.Ca2+参与神经冲动的传递、肌肉细胞的收缩等多种生理过程,血液中Ca2+浓度稳态的维持具有重要意义。如图为维生素D促进血液中Ca2+浓度升高的示意图,TRPV5、TRPV6为Ca2+通道转运蛋白,PMCA为Ca2+载体转运蛋白。下列相关叙述正确的是( )
A.细胞膜上TRPV6和TRPV5的增加分别可以促进Ca2+的吸收和重吸收
B.血液中Ca2+浓度的升高,可以促进Ca2+的吸收和重吸收
C.维生素D在小肠和肾小管上皮细胞中调控的基因不同,不能促进血液中Ca2+浓度升高
D.TRPV6和PMCA分布在细胞的腔面膜和底面膜,是因为小肠上皮细胞膜没有流动性
二、非选择题
11.(2025·重庆模拟)现有两瓶质量分数均为30%的葡萄糖溶液和蔗糖溶液。已知葡萄糖分子可以透过半透膜,蔗糖分子不能透过。请回答下列问题:
(1)某同学把体积相同的葡萄糖溶液与蔗糖溶液用半透膜隔开(如图1所示),在一段时间内,乙液面的变化情况是__________________________________,
最后乙液面_______(填“高于”“低于”或“等于”)甲液面。
(2)如图2是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图,其中①②③④代表物质运输方式。鲨鱼体内能积累大量的盐分,盐分过高时就要及时将多余的排出体外,且该过程不消耗能量,其跨膜运输的方式是_______(填序号)。
(3)蟾蜍心肌细胞吸收Ca2+、K+的方式是_______(填序号)。若用呼吸作用抑制剂处理心肌细胞,则图2中不会受到显著影响的运输方式是______________(填序号)。若对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后Ca2+吸收明显减少,但K+的吸收不受影响,最可能的原因是该毒素抑制了转运Ca2+的_________的活性。
12.(科学探究)在适宜条件下,测得的某植物根细胞对a、b两种物质的吸收速率与外界溶液中这两种物质浓度的关系如图所示(a、b两条曲线分别代表植物根细胞对不同浓度a、b两种物质的吸收速率)。回答下列问题:
(1)根据实验结果发现a是通过自由扩散方式跨膜运输的。自由扩散的含义是____________________________________________________________________。
(2)实验结果表明:当外界溶液中b的浓度达到一定数值时,再增加b的浓度,根细胞对b的吸收速率不再增加。可能的原因是_____________________。
(3)王同学据图认为b的跨膜运输方式是主动运输,李同学则认为是协助扩散。请设计实验确定王同学的判断是否正确。要求简要写出实验思路、预期结果和结论。
课时微练(六) 细胞的物质输入和输出
1.C 解析 神经生长因子蛋白是生物大分子,以胞吞、胞吐方式通过血脑屏障生物膜体系,A项不符合题意;葡萄糖进入哺乳动物体细胞的方式多为协助扩散,结合题意推测葡萄糖通过血脑屏障生物膜体系的方式可能为协助扩散,B项不符合题意;一般认为,谷氨酸跨膜运输需要载体蛋白的协助,当谷氨酸作为神经递质时,其以胞吐的方式出细胞,故其跨膜运输方式不可能是自由扩散,C项符合题意;钙离子通过生物膜需要转运蛋白的协助,推测钙离子通过血脑屏障生物膜体系的方式可能为主动运输,D项不符合题意。
2.A 解析 缬氨霉素将钾离子运输到细胞外,降低细胞内外的钾离子浓度差,说明细胞内K+浓度高于细胞外,即缬氨霉素顺浓度梯度运输K+到膜外,A项正确;该运输方式不消耗ATP,B项错误;缬氨霉素是一种脂溶性抗生素,缬氨霉素运输钾离子与质膜的磷脂双分子层结构有关,C项错误;噬菌体没有细胞结构,因此缬氨霉素不能作用于噬菌体,D项错误。
3.D 解析 甲、乙两组溶液的浓度相同,甲糖的相对分子质量约为乙糖的2倍,说明单位体积的甲糖溶液中溶质微粒数目少,而单位体积的乙糖溶液中溶质微粒数目多,乙糖溶液中溶质微粒对水的吸引力大,甲糖溶液中溶质微粒对水的吸引力小,若测得乙糖溶液浓度也升高,说明乙组叶细胞吸水,并且叶细胞的净吸水量乙组小于甲组,D项错误。
4.D 解析 洋葱根尖吸收N的方式是主动运输,吸收速率受能量、载体蛋白和底物浓度的影响。A点的限制因素是氧气浓度,氧气通过影响细胞呼吸影响能量的供应,从而影响主动运输的速率,故A点时影响离子吸收速率的主要因素是能量,A项正确;D点时离子吸收速率不再随底物浓度增大而增大,可能是因为载体蛋白数量有限或能量不足,D项错误。
5.A 解析 有糖蛋白的一侧为细胞膜外侧,Ca2+由细胞内向细胞外进行主动运输,A项不合理。
方法技巧 物质跨膜运输方式的判断
6.B 解析 环核苷酸结合细胞膜上的Ca2+通道蛋白,Ca2+不需要与通道蛋白结合,A项错误;环核苷酸结合并打开细胞膜上的Ca2+通道蛋白,使细胞内Ca2+浓度升高,Ca2+内流属于协助扩散,故维持细胞Ca2+浓度的内低外高是主动运输,需消耗能量,B项正确;Ca2+作为信号分子,调控相关基因表达,导致H2O2含量升高,不是直接抑制H2O2的分解,C项错误;BAK1缺失的被感染细胞,则不能被油菜素内酯活化,不能关闭Ca2+通道蛋白,将导致H2O2含量升高,D项错误。
7.A 解析 水分子跨膜运输的主要方式是借助水通道蛋白的协助扩散,A项错误;模型组空肠AQP3相对表达量降低,空肠黏膜细胞对肠腔内水的吸收减少,引起腹泻,B项正确;治疗后空肠、回肠AQP3相对表达量提高,对水的转运增加,缓解腹泻,减少致病菌排放,C项正确;治疗组回肠AQP3相对表达量高于对照组,可使回肠对水的转运增加,D项正确。
8.C 解析 由题图可以看出,运输半乳糖和葡萄糖的载体蛋白也能运输Na+,A项正确;半乳糖与葡萄糖进入小肠上皮细胞均从低浓度运输到高浓度,需要载体蛋白,需要Na+浓度差形成的电化学势能,属于主动运输,B项正确;糖原属于多糖,是由多个葡萄糖连接形成的,C项错误;葡萄糖和半乳糖转运时能量来源于Na+浓度梯度的势能,半乳糖与载体的亲和力大于葡萄糖,可见细胞外半乳糖的含量和细胞内外Na+浓度梯度都会影响细胞对葡萄糖的吸收,D项正确。
9.D 解析 分析题意,NEM可选择性抑制参与K+主动运输的转运蛋白,结合题图可知,与对照组相比,用NEM处理后K+进入根细胞的净流量降低,说明K+主动运输过程受影响,但并未降为0,说明K+还可通过协助扩散进入玉米根细胞,A、B两项不符合题意;根细胞膜上至少存在K+主动运输和协助扩散进入细胞的两种转运蛋白,C项不符合题意;据题图可知,处理10 s运输K+的速率不为0,说明运输K+的蛋白没被完全抑制,D项符合题意。
10.A 解析 因血液中Ca2+浓度需要维持稳态,所以血液中Ca2+浓度的升高会抑制Ca2+的吸收和重吸收,B项错误;题图中维生素D在小肠上皮细胞中与受体VDR结合后,作用于细胞膜上的TRPV6,促进血液中的Ca2+进入细胞,维生素D在肾小管上皮细胞中与受体VDR结合后,作用于细胞膜上的TRPV5,进而促进血液中的Ca2+进入细胞,推测两者调控的基因不同,但都能促进血液中Ca2+浓度升高,C项错误;TRPV6和PMCA分布在细胞的腔面膜和底面膜,是因为它们发挥作用的部位不相同,小肠上皮细胞膜具有流动性,D项错误。
11.答案 (1)先下降后上升 高于 (2)②③ (3)④ ①②③ 载体蛋白
解析 (1)开始时,虽然两种溶液的质量分数相同,但由于蔗糖的相对分子质量较葡萄糖大,因此,蔗糖溶液的物质的量浓度低于葡萄糖溶液的物质的量浓度,渗透压较低,水流向葡萄糖溶液一侧,蔗糖溶液一侧液面下降。随着葡萄糖分子通过半透膜进入蔗糖溶液一侧,蔗糖溶液一侧浓度升高,液面上升,故在一段时间内,乙液面的变化情况是先下降后上升。随着葡萄糖分子透过半透膜进入乙侧,乙侧渗透压高于甲侧,故最终乙液面高于甲液面。(2)将鲨鱼体内多余的盐分及时排出体外,且该过程不消耗能量,其跨膜运输的方式是②通过离子通道的协助扩散或③通过载体蛋白的协助扩散。(3)蟾蜍心肌细胞吸收Ca2+、K+的方式是④主动运输。若用呼吸作用抑制剂处理心肌细胞,则题图2中不会受到显著影响的运输方式是被动运输,包括①自由扩散,②③协助扩散。对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后Ca2+吸收明显减少,但K+的吸收不受影响,说明不是能量供应发生障碍,最可能的原因是该毒素抑制了转运Ca2+的载体蛋白的活性。
12.答案 (1)物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式
(2)载体数量饱和 (3)实验思路:将长势相同的若干某植物根细胞平均分为甲、乙两组,放入适宜浓度的含有b的培养液中,其中甲组放在氧气充足条件下,乙组放在无氧条件下,其他条件相同且适宜,一段时间后分别测定根细胞对b物质的吸收速率。
预期结果和结论:若甲组根细胞对b物质的吸收速率大于乙组,则说明b物质的跨膜运输方式为主动运输;若甲组和乙组根细胞对b物质的吸收速率大致相同,则说明b物质的跨膜运输方式为协助扩散。
解析 (1)自由扩散是指物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式。(2)由于载体的数量是有限的,当外界溶液中b的浓度达到一定数值时,再增加b的浓度,根细胞对b的吸收速率不再增加。(3)由于协助扩散需要载体,但不消耗能量,而主动运输需要载体,并消耗能量,所以可以通过改变细胞呼吸的方式来确定b的跨膜运输方式,具体实验思路、预期结果和结论见答案。
